ALMA de trabajo rápido resuelve galaxias formadoras de estrellas

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En un escenario donde millones de años se consideran un período corto de tiempo, las horas son apenas un abrir y cerrar de ojos. Si bien podría llevar diez años o más observar un grupo de galaxias con un mínimo de detalles para telescopios en todo el mundo, el telescopio Atcama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) pudo hacer el trabajo a una velocidad increíble. En cuestión de horas, un equipo de astrónomos que utiliza este telescopio súper poderoso se dirigió a la ubicación de más de cien galaxias formadoras de estrellas en el Universo temprano.

Érase una vez, grandes cantidades de nacimientos de estrellas ocurrieron en las primeras galaxias que eran ricas en polvo cósmico. Estudiar estas galaxias es imprescindible para nuestra comprensión de la formación y evolución galáctica, pero ha resultado difícil en la luz visible porque el mismo polvo que soporta la formación de estrellas también oculta las galaxias en las que se forman. Sin embargo, gracias a telescopios como ALMA, podemos identificar y observar estas galaxias centrándonos en longitudes de onda más largas. La luz que entra alrededor de un milímetro es el patio perfecto para tal estudio.

“Los astrónomos han esperado datos como este durante más de una década. ALMA es tan poderoso que ha revolucionado la forma en que podemos observar estas galaxias, a pesar de que el telescopio no estaba completamente completado en el momento de las observaciones ", dijo Jacqueline Hodge (Max-Planck-Institut für Astronomie, Alemania), autora principal del artículo que presenta las observaciones de ALMA.

¿Cómo sabemos dónde se encuentran estas galaxias? Mediante el uso del telescopio Experimento Atacama Pathfinder operado por ESO (APEX), los astrónomos pudieron mapear en cierta medida estos objetivos oscurecidos por el polvo. APEX enfocó sus capacidades en un área del cielo del tamaño de la Luna llena en la constelación de Fornax. El estudio, Chandra Deep Field South, ha sido realizado por una variedad de telescopios ubicados tanto aquí en la Tierra como en el espacio. Aquí es donde se ha acreditado a APEX con la localización de 126 galaxias polvorientas. Sin embargo, estas imágenes no son todo lo que podrían ser. Las áreas de formación de estrellas aparecían como manchas y, a veces, podían anular mejores imágenes hechas en otras longitudes de onda. Mediante el uso de ALMA, estas observaciones se han incrementado, promoviendo la resolución en la porción milimétrica / submilimétrica del espectro y ayudando a los astrónomos a saber con precisión qué galaxias están formando estrellas.

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Esta secuencia de video comienza con una vista amplia del cielo, incluida la famosa constelación de Orión (The Hunter). Poco a poco nos acercamos a un parche de cielo poco notable llamado Chandra Deep Field South que ha sido estudiado por muchos telescopios en el suelo y en el espacio. Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), APEX (MPIfR / ESO / OSO), J. Hodge et al., A. Weiss et al., NASA Spitzer Science Center, Digitized Sky Survey 2 y A. Fujii. Música: Movetwo

Como todos los astrónomos saben, cuanto mayor sea la apertura, mejor será la resolución. Para mejorar sus observaciones del Universo temprano, los astrónomos necesitaban un telescopio más grande. APEX consiste en una antena en forma de plato de doce metros de diámetro, pero ALMA consiste en muchos platos distribuidos a largas distancias. Las señales de todas sus partes se combinan y el resultado es el mismo que si se tratara de un telescopio gigante que midió el mismo tamaño que toda la matriz. Un super plato!

Con la ayuda de ALMA, los astrónomos tomaron las galaxias del mapa APEX. Aunque la matriz ALMA todavía está en construcción y utiliza menos de una cuarta parte de sus capacidades, el equipo pudo completar esta fase inicial de observaciones científicas. Speedy ALMA estuvo a la altura de la tarea. Con solo dos minutos por galaxia, este "Súper Alcance" pudo resolver cada uno dentro de un área minúscula doscientas veces más pequeña que las gotas APEX originales ... ¡y con un 300% más de sensibilidad! Con un historial así, ALMA pudo duplicar el número de observaciones en cuestión de horas. Ahora los investigadores pudieron ver claramente qué galaxias contenían regiones activas de formación estelar y distinguir los casos en que múltiples galaxias formadoras de estrellas se habían fusionado para aparecer como una sola en estudios anteriores.

“Antes pensábamos que las más brillantes de estas galaxias estaban formando estrellas mil veces más vigorosamente que nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, poniéndolos en riesgo de explotar. Las imágenes de ALMA revelaron múltiples galaxias más pequeñas que forman estrellas a tasas algo más razonables ”, dijo Alexander Karim (Universidad de Durham, Reino Unido), miembro del equipo y autor principal de un documento complementario sobre este trabajo.

Aparentemente ALMA va a ser un gran éxito. Estas nuevas observaciones han ayudado a documentar con confianza las galaxias polvorientas formadoras de estrellas del Universo temprano y ayudar a crear un catálogo más detallado que nunca. Estos nuevos hallazgos ayudarán a futuras observaciones astronómicas al proporcionar a los investigadores una base confiable sobre las propiedades de estas galaxias en diferentes longitudes de onda. Los astrónomos ya no tendrán que "adivinar" qué galaxias pueden haberse fusionado en imágenes ... ALMA lo ha dejado claro. Sin embargo, no descarte el uso de otros lugares como APEX. La combinación de ambos juega un papel poderoso en la observación del Universo temprano.

"APEX puede cubrir una amplia área del cielo más rápido que ALMA, por lo que es ideal para descubrir estas galaxias. Una vez que sepamos dónde buscar, podemos usar ALMA para localizarlos exactamente ", concluyó Ian Smail (Universidad de Durham, Reino Unido), coautor del nuevo artículo.

Fuente original de la historia: Comunicado de prensa de ESO Science.

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